(57)【要約】  【課題】  一つの測定チップの薄膜層に特性の異なる２つの領域を設け、この２つの領域に対して並列的に測定を行う測定装置において、いずれの領域の測定も高精度に行えるようにする。  【解決手段】  金属膜12が２つの領域12ａおよび12ｂに分けられ、そのうちの一方の領域12ｂ上にセンシング物質30が固定された測定チップ９の、誘電体ブロック10と金属膜12の領域12ａとの界面において全反射した光ビームを検出する２分割フォトダイオード17と、誘電体ブロック10と金属膜12の領域12ｂとの界面において全反射した光ビームを検出する２分割フォトダイオード17とを独立して設け、さらに２つの２分割フォトダイオード17の位置を独立して調整する位置調整手段21を設け、各２分割フォトダイオード17を暗線を検出する最適な位置にそれぞれ配置して測定を行う。【選択図】          図１
2005265693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを発生させる光源と、
前記光ビームに対して透明な誘電体ブロック、該誘電体ブロックの一面に形成される薄膜層、および該薄膜層の表面上に試料を保持可能に形成された試料保持機構を備えてなり、前記薄膜層が前記表面上に特性の異なる２つの領域を有する測定チップと、
前記薄膜層の異なる２つの領域のうちの一方の領域と前記誘電体ブロックとの第1界面、および前記２つの領域のうちの他方の領域と前記誘電体ブロックとの第２界面の各々に対して、全反射条件が得られる角度で並列的に前記光ビームを入射させる光学系と、
２つの受光素子が所定方向に並設されてなり、前記第１界面において種々の反射角で全反射した光ビームの成分を異なる受光素子が受光する向きにして配設された第１光検出手段と、
２つの受光素子が前記所定方向に並設されてなり、前記第２界面において種々の反射角で全反射した光ビームの成分を異なる受光素子が受光する向きにして配設された第２光検出手段と、
前記第１光検出手段および前記第２光検出手段の前記所定方向における位置を独立して調整する位置調整手段と、
前記第１光検出手段の２つの受光素子の出力の差分および前記第２光検出手段の２つの受光素子の出力の差分に基づいて、前記薄膜層の前記表面上の２つの領域の屈折率情報を求める屈折率情報取得手段とを備えてなることを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料に接した薄膜層と誘電体ブロックとの界面で光ビームを全反射させてエバネッセント波を発生させ、それにより全反射した光ビームの強度に表れる変化を測定して試料の分析を行う測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エバネッセント波を利用した測定装置の１つとして、表面プラズモンセンサーが知られている。金属中においては、自由電子が集団的に振動して、プラズマ波と呼ばれる粗密波が生じる。そして、金属表面に生じるこの粗密波を量子化したものは、表面プラズモンと呼ばれている。表面プラズモンセンサーは、この表面プラズモンが光波によって励起される現象を利用して、試料の特性を分析するものであり、種々のタイプのセンサーが提案されている。そして、それらの中で特に良く知られているものとして、Kretschmann配置と称される系を用いるものが挙げられる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
上記の系を用いる表面プラズモンセンサーは基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されて試料に接触させられる金属膜と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を検出する光検出手段と、該光検出手段の検出結果に基づいて表面プラズモン共鳴の状態を測定する測定手段とを備えてなるものである。
【０００４】
なお上述のように種々の入射角を得るためには、比較的細い光ビームを入射角を変化させて上記界面に入射させてもよいし、あるいは光ビームに種々の角度で入射する成分が含まれるように、比較的太い光ビームを上記界面に収束光状態であるいは発散光状態で入射させてもよい。前者の場合は、入射した光ビームの入射角の変化に従って、反射角が変化する光ビームを、上記反射角の変化に同期して移動する小さな光検出器によって検出したり、反射角の変化方向に沿って延びるエリアセンサーによって検出することができる。一方後者の場合は、種々の反射角で反射した各光ビームを全て受光できる方向に延びるエリアセンサーによって検出することができる。
【０００５】
上記構成の表面プラズモンセンサーにおいて、光ビームを金属膜に対して全反射角以上の特定入射角θＳＰで入射させると、該金属膜に接している試料中に電界分布をもつエバネッセント波が生じ、このエバネッセント波によって金属膜と試料との界面に表面プラズモンが励起される。エバネッセント光の波数ベクトルが表面プラズモンの波数と等しくて波数整合が成立しているとき、両者は共鳴状態となり、光のエネルギーが表面プラズモンに移行するので、誘電体ブロックと金属膜との界面で全反射した光の強度が鋭く低下する。この光強度の低下は、一般に上記光検出手段により暗線として検出される。
【０００６】
なお上記の共鳴は、入射ビームがｐ偏光のときにだけ生じる。したがって、光ビームがｐ偏光で入射するように予め設定しておく必要がある。
【０００７】
この光強度の低下が生じる全反射角以上の特定入射角θＳＰ（以後全反射減衰角θＳＰと記載）より表面プラズモンの波数が解ると、試料の誘電率が求められる。すなわち表面プラズモンの波数をＫＳＰ、表面プラズモンの角周波数をω、ｃを真空中の光速、εｍとεｓをそれぞれ金属、試料の誘電率とすると、以下の関係がある。
【数１】
2005265693.tif 000003
【０００８】
試料の誘電率εｓが分かれば、所定の較正曲線等に基づいて試料の屈折率等が分かるので、結局、全反射減衰角θＳＰを知ることにより、試料の誘電率つまりは屈折率に関連する特性を求めることができる。
【０００９】
この全反射減衰角θＳＰの測定については、誘電体ブロックと金属膜との界面で種々の反射角で反射した光ビームを２つの受光素子からなる光検出手段により検出し、２つの受光素子の出力の差分に基づいて全反射減衰角θＳＰを特定する装置が知られている。
【００１０】
この装置においては、簡単な構成で全反射減衰角θＳＰを特定できるかわりに、全反射減衰角θＳＰを特定できる範囲が非常に狭いため、あらかじめ光検出手段の中心を暗線の位置に合わせておき、試料の屈折率変化に伴う暗線の微小な移動量を測定するようにすることにより、上記の欠点を補うことができる（例えば特許文献２参照）。
【００１１】
また、エバネッセント波を利用した類似のセンサーとして、漏洩モードセンサーも知られている（例えば非特許文献１参照）。この漏洩モードセンサーは基本的に、例えばプリズム状に形成された誘電体ブロックと、この誘電体ブロックの一面に形成されたクラッド層と、このクラッド層の上に形成されて、試料に接触させられる光導波層と、光ビームを発生させる光源と、上記光ビームを上記誘電体ブロックに対して、該誘電体ブロックとクラッド層との界面で全反射条件が得られるように種々の角度で入射させる光学系と、上記界面で全反射した光ビームの強度を測定する光検出手段と、該光検出手段の検出結果に基づいて導波モードの励起状態を測定する測定手段とを備えてなるものである。
【００１２】
上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、光ビームを誘電体ブロックを通してクラッド層に対して全反射角以上の入射角で入射させると、このクラッド層を透過した後に光導波層においては、ある特定の波数を有する特定入射角の光のみが導波モードで伝搬するようになる。こうして導波モードが励起されると、入射光のほとんどが光導波層に取り込まれるので、上記界面で全反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。そして導波光の波数は光導波層の上の試料の屈折率に依存するので、全反射減衰角θＳＰを知ることによって、試料の屈折率や、それに関連する試料の特性を分析することができる。
【００１３】
また、上述した表面プラズモンセンサーや漏洩モードセンサーは、創薬研究分野等において、所望のセンシング物質に結合する特定物質を見いだすランダムスクリーニングへ使用されることがあり、この場合には前記薄膜層（表面プラズモンセンサーの場合は金属膜であり、漏洩モードセンサーの場合はクラッド層および光導波層）上にセンシング物質を固定し、該センシング物質上に種々の被検体の溶液（液体試料）を添加し、所定時間が経過する毎に前述の全反射減衰角θＳＰを測定している。液体試料中の被検体が、センシング物質と結合するものであれば、この結合によりセンシング物質の屈折率が時間経過に伴って変化する。したがって、所定時間経過毎に上記全反射減衰角θＳＰを測定し、全反射減衰角θＳＰに変化が生じているか否か測定することにより、被検体とセンシング物質の結合が行われているか否か、すなわち被検体がセンシング物質と結合する特定物質であるか否かを判定することができる。このような特定物質とセンシング物質との組み合わせとしては、例えば抗原と抗体あるいは抗体と抗体が挙げられ、そのようなものに関する具体的な測定としては、一例として、センシング物質をウサギ抗ヒトＩｇＧ抗体とし、被検体であるヒトＩｇＧ抗体との結合の有無検出とその定量分析を行う測定が挙げられる。
【００１４】
なお、液体試料中の被検体とセンシング物質の結合状態を測定するためには、必ずしも全反射減衰角θＳＰの角度そのものを検出する必要はない。例えばセンシング物質に被検体が含まれた液体試料を添加し、その後の全反射減衰角θＳＰの角度変化量を測定して、その角度変化量の大小に基づいて結合状態を測定することもできる。
【００１５】
また、本発明者等は、使い勝手のよいウェル形状の測定チップを用いて、上記全反射減衰の状態の測定を行うセンサーを提案している。（例えば特許文献３参照）。このようなウェル形状の測定チップを用いることにより、例えば試料として液体試料を用いる場合であれば、測定チップ内に入る少量の液体試料を準備するのみで、測定を行うことができる。また測定チップを複数個保持可能なテーブルを用いることにより、短時間で容易に多種の試料の測定を行うことができる。
【特許文献１】特開平6−167443号公報
【特許文献２】特開2003−365212号公報
【特許文献３】特開2002−296172号公報
【非特許文献１】「分光研究」第４７巻 第１号（１９９８）
【非特許文献２】ZHANG H Q, BOUSSAAD S, TAO N J, (Arizona State Univ., Arizona)      「High-performance differential surface plasmon resonance sensor       using quadrant cell photodetector」 Rev Sci Instrum. 74(2003) 50-153
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
ところで、上記のような測定装置においては、バルク効果、温度変化または光源変動等による測定結果の誤差をなくすため、リファレンスを設けて測定精度を向上させる方法が知られているが、この場合、試料測定用の測定チップと、リファレンス用の測定チップの２つを用意しなくてはならない。そのため、これを解消するために、一つの測定チップの薄膜層にリファレンス用の領域と測定用の領域を設け、リファレンス用領域と誘電体ブロックとの第1界面、および測定用領域と誘電体ブロックとの第２界面の各々に対して、全反射条件が得られる角度で並列的に光ビームを入射させて、２つの界面で全反射した光ビームを並列的に検出することによって、一つの測定チップを用いてリファレンスをとることが考えられている。
【００１７】
この場合、光検出手段としては２分割フォトダイオード等の２つの受光素子を２組、もしくは４分割フォトダイオードを用いることによって、簡単な構成により２つの界面で全反射した光ビームを並列的に検出することができる（例えば非特許文献２参照）。ところが、測定チップの薄膜層に２つの異なる領域を設けると、各々の特性の違いによって暗線の位置が相対的にずれるため、２つの受光素子の出力の差分に基づいて暗線の位置を特定する方式においては、暗線の位置を高精度に特定できる範囲が非常に狭く、２つの領域のうちの一方の領域に合わせて光検出手段を配置すると、２つの領域の暗線の位置が離れている場合には他方の領域の測定精度が低下する虞があり、また、２つの領域の暗線の位置の中間に光検出手段を配置した場合には、２つの領域ともに測定精度が低下する虞があった。
【００１８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、一つの測定チップの薄膜層に特性の異なる２つの領域を設け、この２つの領域に対して並列的に測定を行う測定装置において、いずれの領域の測定も高精度に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の測定装置は、光ビームを発生させる光源と、光ビームに対して透明な誘電体ブロック、誘電体ブロックの一面に形成される薄膜層、および薄膜層の表面上に試料を保持可能に形成された試料保持機構を備えてなり、薄膜層が表面上に特性の異なる２つの領域を有する測定チップと、薄膜層の異なる２つの領域のうちの一方の領域と誘電体ブロックとの第1界面、および２つの領域のうちの他方の領域と誘電体ブロックとの第２界面の各々に対して、全反射条件が得られる角度で並列的に光ビームを入射させる光学系と、２つの受光素子が所定方向に並設されてなり、第１界面において種々の反射角で全反射した光ビームの成分を異なる受光素子が受光する向きにして配設された第１光検出手段と、２つの受光素子が前記所定方向に並設されてなり、第２界面において種々の反射角で全反射した光ビームの成分を異なる受光素子が受光する向きにして配設された第２光検出手段と、第１光検出手段および第２光検出手段の前記所定方向における位置を独立して調整する位置調整手段と、第１光検出手段の２つの受光素子の出力の差分および第２光検出手段の２つの受光素子の出力の差分に基づいて、薄膜層の表面上の２つの領域の屈折率情報を求める屈折率情報取得手段とを備えてなることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の測定装置は、薄膜層を、金属膜からなるものとし、前述の表面プラズモン共鳴による効果を利用して測定を行う、所謂表面プラズモンセンサーとして構成されたものとすることができる。また、薄膜層を、誘電体ブロックの前記一面に形成されたクラッド層とクラッド層上に形成された光導波層からなるものとし、光導波層における導波モードの励起による効果を利用して測定を行う、所謂漏洩モードセンサーとして構成されたものとすることができる。
【００２１】
なお、「測定対象物の屈折率情報を取得する」とは、例えば、薄膜層上に配される試料の屈折率自体を取得するものであってもよいし、あるいは薄膜層上に抗体等のセンシング物質を固定し、抗原抗体反応による屈折率の変化や変化の有無を取得するものであってもよい。
【００２２】
屈折率情報の取得方法は、誘電体ブロックと薄膜層との界面に対して種々の入射角度で入射させた光ビームの該界面での反射光を検出して、全反射減衰角もしくはその角度変化を検出することにより屈折率もしくは屈折率変化を取得するものであってもよいし、また、D.V.Noort,K.johansen,C.-F.Mandenius, Porous Gold in Surface Plasmon Resonance Measurement, EUROSENSORS XIII, 1999, pp.585-588 に記載されているように、複数の波長の光ビームを前記界面で全反射条件が得られる入射角で入射させ、各波長毎に前記界面で全反射した光ビームの強度を測定して、各波長毎の全反射減衰の程度を検出することにより屈折率もしくは屈折率変化を取得するものであってもよい。
【００２３】
すなわち、「測定対象物の屈折率情報」とは、測定対象物の屈折率に応じて変化するものであればいかなるものでもよく、測定対象物の屈折率に応じて変化する全反射減衰角や全反射減衰を生じる光ビーム波長、測定対象物の屈折率変化に応じて変化する全反射減衰角の変化や全反射減衰を生じる光ビーム波長の変化あるいは干渉縞の変化等がその例である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の測定装置によれば、一つの測定チップの薄膜層に特性の異なる２つの領域を設け、この２つの領域に対して並列的に測定を行う測定装置において、第１界面において全反射した光ビームを検出する第１光検出手段と第２界面において全反射した光ビームを検出する第２光検出手段とを独立して設け、さらに第１光検出手段および第２光検出手段の全反射の角度方向における位置を独立して調整する位置調整手段を備えたことにより、各光検出手段を暗線を検出する最適な位置にそれぞれ配置して測定を行うことができるため、いずれの領域の測定も高精度に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明の第１の実施の形態の測定装置は、表面プラズモン共鳴を利用した表面プラズモンセンサーであり、図１は表面プラズモンセンサーの平面図、図２は表面プラズモンセンサーの側面図である。
【００２６】
この表面プラズモンセンサーは、例えば概略四角錐の一部が切り取られた形状とされた誘電体ブロック10と、この誘電体ブロック10の一面（図中の上面）に形成された、例えば金、銀、銅、アルミニウム等からなる金属膜12とからなるウェル形状の測定チップ９を有している。
【００２７】
誘電体ブロック10は例えば透明樹脂等からなり、金属膜12が形成された部分の周囲が嵩上げされた形とされ、この嵩上げされた部分は液体試料11を貯える試料保持部10ｃとして機能する。また、金属膜12は２つの領域12ａおよび12ｂに分けられ、そのうちの一方の領域12ｂ上にセンシング物質30が固定されるが、このセンシング物質30については後述する。
【００２８】
さらに、１本の光ビーム13を発生させる半導体レーザ等からなる光源14（以下、レーザ光源14という）と、上記光ビーム13を誘電体ブロック10に通し、この誘電体ブロック10と金属膜12の領域12ａとの界面10ａ、および誘電体ブロック10と金属膜12の領域12ｂとの界面10ｂに対して、種々の入射角が得られるように並列的に入射させる光学系15と、上記界面10ａおよび10ｂで全反射した光ビーム13を各々平行光化する２つのコリメーターレンズ16と、この平行光化された光ビーム13を各々検出する２つの２分割フォトダイオード17と、２つの２分割フォトダイオード17に各々接続され、各２分割フォトダイオード17の２つのフォトダイオード17ａおよび17ｂの差分信号を出力する２つの比較器18と、コンピュータシステム等からなる信号処理部19と、この信号処理部19に接続された表示部20と、２つの２分割フォトダイオード17の各位置を調整する位置調整手段21と、位置調整手段21を制御する制御手段22とを備えている。
【００２９】
入射光学系15は、レーザ光源14から発散光状態で出射した光ビーム13を平行光化するコリメーターレンズ15ａと、該平行光化された光ビーム13を分光するハーフミラー15ｃと、ハーフミラー15ｃにより反射された光ビーム13を測定チップ９方向に反射させるミラー15ｄと、ハーフミラー15ｃを透過した光ビーム13、およびミラー15ｄにより反射された光ビーム13を上記界面10ａおよび10ｂ上で各々収束させる２つの集光レンズ15ｂとから構成されている。なお、光ビーム13は、集光レンズ15ｂにより測定流路55内の界面10ａおよび10ｂに集光される。
【００３０】
光ビーム13は、上述のように集光されるので、界面10ａおよび10ｂに対して種々の入射角θで入射する成分を含むことになる。なおこの入射角θは、全反射角以上の角度とされる。そこで、光ビーム13は界面10ａおよび10ｂで全反射し、この反射した光ビーム13には、種々の反射角で反射する成分が含まれることになる。なお、上記光学系15は、光ビーム13を界面10ａおよび10ｂにデフォーカス状態で入射させるように構成されてもよい。そのようにすれば、表面プラズモン共鳴の状態検出の誤差が平均化されて、測定精度が高められる。
【００３１】
なお光ビーム13は、界面10ａおよび10ｂに対してｐ偏光で入射させる。そのようにするためには、予めレーザ光源14をその偏光方向が所定方向となるように配設すればよい。その他、波長板で光ビーム13の偏光の向きを制御してもよい。
【００３２】
位置調整手段21は、２つの２分割フォトダイオード17を各々保持する２つの移動部21ｂが基台21ａ上に設けられ、２つの移動部21ｂの各々が独立して図２中のＹ軸方向に移動可能な１軸微動ステージであり、２つの移動部21ｂは各々が制御手段22からの指示に基づいて移動される。
【００３３】
２分割フォトダイオード17は、Ｙ軸方向において第１のフォトダイオード17ａが第１の反射角範囲（比較的反射角が大きい範囲）を、第２のフォトダイオード17ｂが第２の反射角範囲（比較的反射角が小さい範囲）を受光するように移動部21ｂ上に配されている。
【００３４】
制御手段22は、ユーザーからの指示あるいは所定のプログラムからの指示を受け付ける入力部を備え、ユーザーからの指示あるいは所定のプログラムからの指示に基づいて自動的に２つの２分割フォトダイオード17（移動部21ｂ）を独立して移動させることができる。また、制御手段22は、２分割フォトダイオード17（移動部21ｂ）の中心位置を信号処理部19へ出力する。
【００３５】
以下、上記構成の表面プラズモンセンサーによる試料分析について説明する。予め測定チップ９に液体試料11を注入する前の状態でレーザ光源14から光ビーム13を出射し、界面10ａおよび10ｂで全反射した光ビーム13中の暗線の位置が２分割フォトダイオード17の略中心付近となるように２分割フォトダイオード17（移動部21ｂ）をユーザーからの指示あるいは所定のプログラムからの指示に基づいて自動的に移動させ、その後測定チップ９に液体試料11を注入し、金属膜12に接している物質の特性の変化に伴う暗線の微小な移動量を検出する。
【００３６】
図１に示す通り、レーザ光源14から発散光状態で出射した光ビーム13は、光学系15の作用により、誘電体ブロック10と金属膜12との界面10ａおよび10ｂ上で収束する。この際、光ビーム13は、界面10ａおよび10ｂに対して種々の入射角θで入射する成分を含むことになる。なおこの入射角θは、全反射角以上の角度とされる。そこで、光ビーム13は界面10ａおよび10ｂで全反射し、この反射した光ビーム13には、種々の反射角で反射する成分が含まれることになる。
【００３７】
界面10ａおよび10ｂで全反射した後、２つのコリメーターレンズ16によって各々平行光化された２本の光ビーム13は、２つの２分割フォトダイオード17により各々検出される。
【００３８】
このとき各２分割フォトダイオード17のうちの第１のフォトダイオード17ａが出力する光量検出信号と、第２のフォトダイオード17ｂが出力する光量検出信号は比較器18に入力され、比較器18はそれら両信号の差分を示す差分信号を出力する。
【００３９】
ここで、界面10ａおよび10ｂにある特定の入射角θＳＰで入射した光は、金属膜12とこの金属膜12が接している物質との界面に表面プラズモンを励起させるので、この光については反射光強度Ｉが鋭く低下する。つまり、全反射した光ビーム13の強度Ｉと入射角θとの関係は概ね図３の（Ａ）、（Ｂ）にそれぞれ曲線ａ、ｂで示すようなものとなる。この全反射減衰（ＡＴＲ）入射角θＳＰや、反射光強度Ｉと入射角θとの関係曲線が分かれば、金属膜12が接している物質を定量分析することができる。以下、その理由を詳しく説明する。
【００４０】
上記第１の反射角範囲と第２の反射角範囲とが例えば連続していて、それら両範囲の境界の反射角がθＭ  であるとすると、入射角θＭ  よりも入射角が小さい範囲、大きい範囲の光が各々２分割フォトダイオード17の２つのフォトダイオード17ａおよび17ｂによって検出される。
【００４１】
本実施の形態では、θＭ  よりも入射角が大きい範囲の光が第１のフォトダイオード17ａによって検出され、θＭ  よりも入射角が小さい範囲の光ビームが第２のフォトダイオード17ｂによって検出されるため、第２のフォトダイオード17ｂは図３の（Ａ）、（Ｂ）でそれぞれ斜線を付した範囲の光を検出することになり、その検出光量は（Ａ）の場合よりも（Ｂ）の場合の方が大きくなる。反対に、第１のフォトダイオード17ａによる検出光量は（Ａ）の場合よりも（Ｂ）の場合の方が小さくなる。このように、第１のフォトダイオード17ａの検出光量と第２のフォトダイオード17ｂの検出光量は、入射角θと反射光強度Ｉとの関係に応じた特有の差異を生じることになる。
【００４２】
したがって、予め求めてある２つのフォトダイオードの検出光量の差あるいは比と入射角θＳＰとの関係を示すテーブルや各試料毎の検量線等を参照すれば、第１のフォトダイオード17ａが出力する光量検出信号と、第２のフォトダイオード17ｂが出力する光量検出信号との差を示す比較器18の出力、すなわち差分信号に基づいて、金属膜12に接している物質に関する全反射減衰（ＡＴＲ）入射角θＳＰや、入射角θと反射光強度Ｉとの関係曲線を推定可能となり、金属膜12に接している物質を定量分析できるようになる。
【００４３】
なお以上は、第１の反射角範囲と第２の反射角範囲とが連続している場合について説明したが、それら両範囲が連続していない場合でも、第１のフォトダイオード17ａの検出光量と第２のフォトダイオード17ｂの検出光量は、入射角θと反射光強度Ｉとの関係に応じた特有の差異を生じるから、同様にしての金属膜12に接している物質を定量分析することができる。
【００４４】
信号処理部19は、２つの比較器18から出力された信号と、制御手段22から出力された各比較器18の位置を示す信号に基づいて、全反射減衰（ＡＴＲ）入射角θＳＰ等の測定結果を表示部21に表示させる。
【００４５】
以後、所定時間が経過する毎に測定を繰り返すことにより、センシング物質30と液体試料11の中の被検体との結合状態の変化の様子を調べることができる。
【００４６】
特に本実施形態では液体試料11に含まれる被検体が、センシング物質30と結合する特定物質であれば、センシング物質30と被検体との結合状態に応じてセンシング物質30の屈折率が変化するので、上記の測定を繰り返すことにより、被検体がセンシング物質30と結合する特定物質であるか否かを検出することができる。
【００４７】
また、本実施の形態においては、金属膜12上にセンシング物質30が固定されていない領域12ａと、センシング物質30が固定された領域12ｂを有し、リファレンスの測定とセンシング物質30と被検体との結合状態の測定を同時に行っているため、２つの領域12ａおよび12ｂにおける測定値の差を求めることにより、液体試料の温度変化等の影響で生じる測定誤差を相殺した測定結果を得ることができる。
【００４８】
なお、本実施の形態は、上述したように、リファレンスの測定とセンシング物質30と被検体との結合状態の測定に使用方法が限定されるものではない。
【００４９】
次に、図４を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。なおこの図４において、図２中の要素と同等の要素には同番号を付してあり、それらについての説明は特に必要の無い限り省略する。
【００５０】
この第２の実施の形態の測定装置は、第１の実施の形態で説明した表面プラズモンセンサーを漏洩モードセンサーに変更したものであり、本例でも測定チップ化された誘電体ブロック10を用いるように構成されている。この誘電体ブロック10の一面（図中の上面）にはクラッド層40が形成され、さらにその上には光導波層41が形成されている。
【００５１】
誘電体ブロック10は、例えば合成樹脂やＢＫ７等の光学ガラスを用いて形成されている。一方クラッド層40は、誘電体ブロック10よりも低屈折率の誘電体や、金等の金属を用いて薄膜状に形成されている。また光導波層41は、クラッド層40よりも高屈折率の誘電体、例えばＰＭＭＡを用いてこれも薄膜状に形成されている。クラッド層40の膜厚は、例えば金薄膜から形成する場合で36.5ｎｍ、光導波層41の膜厚は、例えばＰＭＭＡから形成する場合で700ｎｍ程度とされる。
【００５２】
上記構成の漏洩モードセンサーにおいて、レーザ光源14から出射した光ビーム13を誘電体ブロック10を通してクラッド層40に対して全反射角以上の入射角で入射させると、該光ビーム13が誘電体ブロック10とクラッド層40との界面10ａおよび10ｂで全反射するが、クラッド層40を透過して光導波層41に特定入射角で入射した特定波数の光は、該光導波層41を導波モードで伝搬するようになる。こうして導波モードが励起されると、入射光のほとんどが光導波層41に取り込まれるので、上記界面10ａおよび10ｂで全反射する光の強度が鋭く低下する全反射減衰が生じる。
【００５３】
光導波層41における導波光の波数は、この光導波層41に接している物質の屈折率に依存するので、全反射減衰が生じる上記特定入射角を知ることによって、光導波層41に接している物質の屈折率を知ることができる。
【００５４】
また、所定時間が経過する毎に測定を繰り返すことにより、センシング物質30と液体試料11の中の被検体との結合状態の変化の様子を調べることができる。
【００５５】
上記第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態による表面プラズモンセンサーの平面図
【図２】上記表面プラズモンセンサーの側面図
【図３】表面プラズモンセンサーにおける光ビーム入射角と、光検出手段による検出光強度との概略関係を示すグラフ
【図４】本発明の第２の実施の形態による漏洩モードセンサーの側面図
【符号の説明】
【００５７】
９    測定チップ
10    誘電体ブロック
10ａ、１０ｂ  界面
10ｃ  試料保持部
11    液体試料
12    金属膜
13    光ビーム
14    レーザ光源
15    光学系
16    コリメーターレンズ
17    ２分割フォトダイオード
17ａ、17ｂ    フォトダイオード
18    比較器
19    信号処理部
20    表示部
21    位置調整手段
22    制御手段
30    センシング物質
40    クラッド層
41    光導波層
【図１】
2005265693.tif 000004
【図２】
2005265693.tif 000005
【図３】
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【図４】
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